車載通信技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中發(fā)揮的作用

　　圖2 以汽車為中心的無線通信技術(shù)

　　值得注意的是DSRC技術(shù)的發(fā)展動向。國際上，DSRC標(biāo)準(zhǔn)化體系分為歐、美、日三大陣營所制訂。歐洲采用的是CEN/TC278標(biāo)準(zhǔn)、日本采用的是ISO/TC204標(biāo)準(zhǔn)，它們都選擇5.8GHz作為DSRC通信頻率;美國正逐步地將應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域內(nèi)的自動車輛識別的頻率轉(zhuǎn)向5.8GHz～5.9GHz系統(tǒng)，F(xiàn)CC（美國聯(lián)邦通信委員會）也正式將5.9GHz頻段批準(zhǔn)用于專用短程通信。中國目前采用的是源于ISO/TC204國際標(biāo)準(zhǔn)化組織智能運輸系統(tǒng)技術(shù)委員會（國內(nèi)編號為SAC/TC268）的5.795-5.815GHz ISM頻段。目前，2.45GHz系統(tǒng)應(yīng)用相對較少，沒有形成主流。

　　傳統(tǒng)上，DSRC是ITS智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域中專門用于機動車輛在高速公路等收費點實現(xiàn)不停車自動收費EFC（Electronic Fee Collection）的技術(shù)，也就是長距離RFID射頻識別（又稱電子標(biāo)簽E-tag）。DSRC標(biāo)準(zhǔn)主要涉及兩類設(shè)備：路邊設(shè)備RSU（Road-Side Unit）和車載設(shè)備OBU（On-Board Unit）。正是通過路邊設(shè)備RSU與車載設(shè)備OBU之間建立通信，使得裝有OBU的機動車輛在中速（50~60Km/h）情況下通過部置有RSU天線的門架時，實現(xiàn)車輛與路邊設(shè)備RSU的數(shù)據(jù)交換。

　　國際上，松下電器在CEATEC JAPAN 2006上展出了支持5.8GHz頻段DSRC的新一代ITS車載設(shè)備，這種通信系統(tǒng)將過去一直用于EFC的DSRC應(yīng)用范圍擴展到了其他服務(wù)和安全行駛輔助領(lǐng)域，例如，接收交通擁堵信息等等。該產(chǎn)品預(yù)計將在2007年度投入實用。

　　此外，推出DSRC芯片方案的還有沖電氣工業(yè)、東光和TransCore公司。以TransCore公司研制出的Modem為例，它除了具備專用短距離通信功能之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)長距離GPS和衛(wèi)星通信的功能。據(jù)報道，該Modem的GPS精確度可達1米，并提供與汽車之間的多路通信通道，能夠給車輛提供安全服務(wù)，且具有自動預(yù)警功能，并不受地域限制。該項技術(shù)將使汽車OEM廠商可以開發(fā)出完整的預(yù)防安全系統(tǒng)，具備火災(zāi)自動報警以及防止相撞的功能。

　　利用DSRC技術(shù)避免汽車之間的相撞事故是一項尖端的技術(shù)研究目標(biāo)。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，DSRC基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一個相當(dāng)漫長的過程，這為中國半導(dǎo)體行業(yè)開發(fā)具備WiMAX、DSRC、GPS甚至蜂窩電話通信功能的統(tǒng)一無線網(wǎng)關(guān)，促進智能交通系統(tǒng)的發(fā)展提供的重要機會。可以預(yù)見的是，未來的汽車將成為一個隨時隨地由無線網(wǎng)絡(luò)連接的移動通訊平臺。

利用毫米波雷達和圖像傳感器構(gòu)建智能駕駛控制系統(tǒng)

　　據(jù)日本Hitachi公司的研究顯示，日本和西方國家正在努力開發(fā)更為先進的安全技術(shù)，其目標(biāo)是把每年的交通事故和災(zāi)害降低30%~50%，為此，要開發(fā)一種新型的駕駛控制系統(tǒng)，這種的系統(tǒng)的主要功能包括：

　　·自適應(yīng)巡航系統(tǒng)（ACC）;

　　·預(yù)防撞剎車系統(tǒng)（Precrash Safety System）;

　　·停止和前進（Stop-And-Go）控制系統(tǒng);

　　·車道保持系統(tǒng)（LKS）;

　　為了實現(xiàn)上述功能，需要采用一系列基于毫米波雷達的環(huán)境識別傳感器、圖像處理攝像機以及新型的剎車、方向盤和其它子系統(tǒng)。其中的關(guān)鍵無線電技術(shù)就是毫米波雷達傳感器。

　　目前，國際汽車半導(dǎo)體廠家在毫米波雷達器件上已經(jīng)取得了一系列突破。例如，飛思卡爾半導(dǎo)體已經(jīng)展示了使用硅鍺（SiGe）技術(shù)的面向77GHz頻帶毫米波雷達的射頻（RF）芯片。該芯片主要面向在部分汽車上配備的車與車之間的間距控制系統(tǒng)及預(yù)防撞安全系統(tǒng)等的車間距檢測用途。與此同時，飛思卡爾還開發(fā)將射頻芯片與接口IC、微控制器一起封裝的毫米波雷達模塊，以及旨在使該模塊實現(xiàn)小型化的小型天線。由于通用毫米波雷達將來會成為必不可少的裝備，據(jù)稱，該公司今后還將對毫米波雷達的所有技術(shù)進行不斷開發(fā)。

　　此外，新日本無線公司成功開發(fā)了使用76GHz頻帶的面向車載毫米波雷達的VCO。在AlN底板上形成基于微帶線的電路后，通過表面封裝耿氏二極管及變?nèi)荻O管形成VCO。日本村田公司也推出了采用介質(zhì)振蕩器、振蕩頻率為38GHz的VCO。京瓷不久前也推出了兩款用于60GHz頻段無線通信和76GHz頻段車載雷達等毫米波頻段的陶瓷天線。

　　在實際使用的過程中，雷達系統(tǒng)與偏航速率傳感器采用一體化設(shè)計，配備于車前隔柵后方。成功的案例包括：德爾福最大檢測角度為15度的新型巡航控制系統(tǒng)毫米波雷達;雷克薩斯LS460車型使用毫米波雷達和攝像機實現(xiàn)車輛前方障礙物識別功能和后方車輛識別功能;日野為Profia車型增加的標(biāo)配追尾減輕制動系統(tǒng)，它利用毫米波雷達判斷出追尾危險后，發(fā)出警報音并起動制動器，通過追尾減輕制動系統(tǒng)中的“預(yù)防撞安全系統(tǒng) ”來防止碰撞。

　　由于毫米波雷達產(chǎn)生的電波能夠穿透人體，從而給健康造成不良影響，因此毫米波雷達在能夠檢測的障礙物方面存在局限性，比如不能將行人作為障物來檢測等，只能借助于攝像技術(shù)。在這方面，NEC搶占日本市場半壁江山的“預(yù)防撞安全”系統(tǒng)市場，該公司利用車載圖像識別并行處理器，通過采用結(jié)合毫米波雷達及攝像頭等多個傳感器的信息進行綜合處理的方式，檢測包括前方車輛及行人在內(nèi)的立體物體的距離和速度，向駕駛員發(fā)出警報，從而減輕沖撞造成的傷害。因此，代表了環(huán)境識別技術(shù)的發(fā)展方向之一。圖3為基于毫米波雷達和圖像傳感器的環(huán)境識別技術(shù)在汽車中的應(yīng)用的示意圖。

　　圖3 環(huán)境識別技術(shù)在汽車中的應(yīng)用

　　結(jié)語

　　隨著智能交通系統(tǒng)的發(fā)展以及駕駛員對信息通信需求的增加，對路-車之間、車-車之間無線通信技術(shù)的需求與日俱增。

　　傳統(tǒng)的車載無線電設(shè)備為收音機、GPS、遙控?zé)o鑰進入、TPMS和GSM/GPRS設(shè)備等，都是相對獨立的無線電設(shè)備。而在智能交通系統(tǒng)中，把無線通信技術(shù)、車載汽車計算平臺、信息顯示系統(tǒng)以及駕駛控制系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，構(gòu)成統(tǒng)一的ITS ECU或車載信息通信系統(tǒng)（Telematics）平臺，將對無線電通信技術(shù)提出更高的要求，設(shè)計過程中面臨的最大挑戰(zhàn)在于如何將不同標(biāo)準(zhǔn)和頻點的無線電通信設(shè)備集成為一體。在此，軟件無線電技術(shù)將有著無限的應(yīng)用空間。